云计算基础技术范文

时间:2023-07-12 17:40:07

导语:如何才能写好一篇云计算基础技术,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

云计算基础技术

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关键词:云计算技术;高校;计算机基础教学;应用

1云计算技术内涵

云计算技术是计算机技术中的一种,主要是借助网络,将庞大处理程序拆分为几个小的子程序,之后借助多个服务器以构建出高效的处理系统,该系统可借助数据收集及计算分析,最终将结果回传给用户[1]。借助云计算技术处理庞大信息仅仅需要数秒,这样大大提高了信息的处理效率。根据用户需求差异,云计算技术包含如下类型:1)公共云。该技术类型在于为公众提供云服务,这在多数互联网公司中应用广泛。2)私有云。主要面向的是单个机构,面向个体用户,借助内部往来获取云服务,一般无盈利需求。3)混合云。该类型主要将公有云及私有云进行有机结合,包含混合类型的优缺点。

2高校计算机基础教学现状

计算机基础教学是高校的公共课程,该课程教学肩负着为我国计算机行业发展培养应用型及技术型专业人才的重任,因此计算机基础课程是大多数理科专业学生必须学习的课程,一些专业还要求学生通过计算机等级考试[2]。但从高校计算机基础教学情况来看,却存在诸多问题,比如实践教学实践短,教学内容过于陈旧,教师教学方式单一等,这导致计算机基础教学质量不佳。在当前高校计算机基础教学中,教学主要开展场所为综合机房,机房中配备了电脑设施。从多数高校机房建设情况来看,普遍存在机房硬件设施老旧问题,这样就导致计算机基础教学质量长期处于较低水平。而在具体的课程教学中,虽然在“新课改”背景下相关教师经常应用项目距驱动法、小组合作讨论法及讲练结合法等开展计算机基础课程教学,但是在实际教学过程中却存在教学模式应用不合理问题,比如小组合作讨论的具体实施上,常常让学生自由组成小组进行学习,不考虑学生间的差异性,这样势必影响合作教学效果。在计算机教师教学上也存在一些突出的问题,如有的学校常常只配置几名教师来担任全校的计算机基础教学工作[3]。虽说配备的专业课程教师具有丰富教学经验,但是由于教学任务繁重,使得教师无法对每一节课都集中精力讲解,这使得计算机基础教学效果较差。针对高校计算机基础教学问题,借助云计算技术辅助教学是科学有效的。在计算机基础教学中,利用云计算技术,可让相关教师针对课程实际情况,通过应用优秀教学方法、设置巧妙教学缓解及明确课程的教学目标等教学信息及存储到云端,可以让新进教师或者老教师合理利用形式丰富的教学资源,提高教师的备课质量及教学方法,进而提高高校计算机基础教学质量。

3利用云计算技术辅助高校计算机基础教学的策略

3.1借助云计算技术构建虚拟资源库,为教师提供丰富的教学资源

云计算技术充分结合了计算机技术及互联网技术,在实际应用中能够为使用者提供高效数据处理服务以及安全的信息资源存储服务[4]。对于高校计算机基础课程的教师,可以根据自己的教学需求,借助云计算技术在互联网中建立起自己的虚拟资源库,将互联网搜集到的信息或者他人传输的信息均存储到资源库中,同时也可将自己存储的优秀资源同其他教师进行共享,拓展信息的应用范围。同传统的借助课本教材讲解方式相比较,借助云计算技术构建的虚拟资源库可摆脱知识禁锢,为学生带去大量的丰富知识,这样可以大大提高学生的学习积极性。在实际的教育教学中,教师还可以将网络资源同课本资源进行结合,帮助学生更好掌握计算机基础知识,拓展学生的认知,以获得显著的教学效果。

3.2借助云计算技术搭建协作平台,充分激发学生个性化学习兴趣

高校计算机基础教学中,常以教师讲解为主体,常常是教师讲解什么学生就接收什么,这样不利于学生主观能动性的发挥。在素质教育背景下,高校教学中更加关注学生的主体性,为转变高校计算机基础教学模式,可以借助云计算技术来搭建便捷的师生协作平台,让学生在学习过程中根据自己的兴趣及实际水平,选择出适合自己的学习方式,以不断提高自己的计算机能力。利用云计算技术还可将零散学习资源整合在一起,整合过程中将一些劣质的教学资源摒弃,这样可让学生在自主与协作学习的时候充分利用各种学习资源来提高自身的基础能力与操作水平,通过学生主动探究知识,丰富学生的认知范围。

3.3利用云计算技术转变学生的学习方法,显著提高学生计算机操作能力

云计算技术的显著特征为可存储庞大的信息资源,同时存储的信息资源有很高的安全保障。高校在运用云计算技术为学院及教师提供各种教学研究所需的信息内容之外,还可以将云计算技术应用到辅助学生计算机知识学习及操作实践中,让学生借助云计算技术构建的云端来获取自己所需的各种资源信息[5]。比如,在计算机基础课堂的学习中,针对学生未能完成的案例内容,可提供给学生云端下载,让学生可以借助自己的课余时间继续处理,这不仅可帮助学生掌握相关的知识内容,而且可在学生自主实践中提高学生的操作能力。在计算机基础教学中,教师也可借助学生的日志库来了解学生的学习情况,结合学生实际情况制定出针对性的教学方法,以提高学生的计算机操作能力。

3.4借助云计算技术构建虚拟实验室,培养学生的创新能力

计算机基础教学不能仅仅要求学生掌握基本的理论知识和简单的计算机操作技巧,而是要在学生掌握一定的计算机基础知识后进行一定的创新实践,如此让学生更贴近当前素质教育下对创新型人才的培养需求。随着学校规模的不断扩大,学生人数的不断增多,现有实训室已经不能满足学生创新的需求,这样对学生计算机应用能力的拓展不利。在实际的基础课程教学中,学校就可以应用云计算技术,为每一名有创新需求的学生构建属于学生自己的虚拟实验室。在虚拟实验室中,学生可以借助客户端向网络发送请求,输入个人信息,数据中心对学生的需求情况进行分析,在云空间相关实验资源,之后学生登录相关的窗口就可开始相应的实验操作,同时还可以享受到一些优质的应用服务。

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        云计算包含了控制、分层架构、虚拟、负载平衡等各种计算机常用的技术,也融入了网络技术,将互联网上大量搁置在一边暂时不用的设备和资源合理利用起来,使得存储空间指数被扩大。云计算论文的开拓为数据存储带来了福音,让各种资源设备能够体现自己的价值,是互联网时代一个重要的里程碑。 

1 云计算 

云计算作为一种计算的模式,主要是基于网络来实现的,在云计算技术发展中,将分布式与并行处理的思维充分融合到一起,结合网络的计算与存储功能,运用虚拟的方式来实现数据的存储和运算。在云计算中,数据不再依赖于本地的计算机或其它的终端来进行存储,而是运用网络技术,移驾到网络上大量的闲置资源上,这是资源运用的改革创新,通过云计算大大解放了本地设备的资源占用率,释放了大量的存储运算空间。“云”作为一个资源共享的平台,任何用户都可以用手中的设备终端通过网络与“云”相连,实现资源的管理,免去了购买更多存储空间。“云”实际上包含了巨大的存储空间,这些存储空间都是由无数的计算机和服务器构成的,云计算的方式相当于一个资源合理分配的过程。 

2 云计算体系结构和服务模式 

2.1 云计算的体系结构 

云计算的体系并不复杂,简单来说可以通过各个结构的功能不同将其分为三个层次。首先,最基层的就是提供资源共享的基础管理层;其次,云需要与外界的设备进行连接,为其提供服务,我们将这一层次称为应用接口层;再就是运用云计算来实现具体的操作层次——访问层。这三个层次之间看似独立运作,各自实现一定的功能,实则具备相互递进的关系,由下到上依次深入云计算的核心功能。 

2.2 云计算的服务模式 

云计算有三种不同的服务模式,基础设施、平台和软件。基础设施又可称为服务IaaS,是最基础的服务模式,它使用起来没有特别的严格规范,适用于一些基础设备,例如虚拟的服务设备;平台服务即PaaS,用户可以通过这个平台提供的服务将自己的一些应用进行托管,平台服务不想基础设施服务那样自由,在使用中需要按照具体的细则要求来开展;软件服务也称SaaS,它通过浏览器将完整的软件输送到用户,实现软件资源的共享,在日常生活中有很多的应用实例,例如人力资源管理就需要用到这样的软件服务模式。 

3 云计算关键技术问题 

3.1 访问控制管理 

访问控制管理的主要目的是保障数据的匹配性,不同的用户将数据存储到云端,如果没有相应的管理技术,那么云计算的安全性就岌岌可危,云计算所构造的美好蓝图也将沦为泡影。为了控制访问权限,需要对于每一位用户做一个安全保障,这就需要密码学的应用,通过加密的方式将每一份数据资源存储起来唯一面对一个用户开放。在密码钥匙设置中还需要解决很多问题,如密码忘记,有效时限等,这都需要有一个系统的管理。 

3.2 数据安全问题 

用户需要通过云端来实现数据的存储及运算,这就涉及到数据传输、数据存储、数据清理、数据隔离等多种相关的关键技术,这些技术的核心都是保障数据在云计算过程中的安全性。在数据传输过程中,为了保证数据传输过程中不会发生泄漏,需要进行加密处理,但是在加密保障安全性的同时数据可能会出现丢失情况;相反的,如果保证数据传输完整性,那么数据的安全性能又将降低。因此,如何协调安全保密与完整不丢失的关系式数据传输中需要解决的问题。目前主要采用的数据存储技术有GFS和HDFS两种,为了保证存储的安全,以及数据在读入与写出之间的流畅有序,相关的存储计算还需要不断的改进发展。数据隔离技术是对数据动态变化过程的一个控制,可以有效的隔绝病毒的入侵,保证数据的安全,因为云计算利用成百上千的计算机及服务器,我们不能保证每一个空间都是绝对安全的,因此相应的隔离技术是必须的。当数据删除之后,如果还存在残留不但占用存储空间,通过一定的技术手段还可以对其进行恢复,这将导致用户信息的泄露,因此,云计算技术发展需要开发一定的残留鉴定并清除功能,使得用户能够放心的使用云计算。 

3.3 虚拟技术 

虚拟技术是云计算的支撑技术,正是基于虚拟技术的使用才使得用户能够实现数据的存储及运算。在云计算中,用户在实现资源的共享时,一些不法之徒可能利用虚拟技术的漏洞进行文件破坏,这将有损用户的利益,使得云计算处于不安全的地位。因此,虚拟技术需要解决很多的问题,关于虚拟化软件和虚拟化服务器都需要做很多的防护工作,虚拟化层在满足云计算功能的同时,需要不断提高自身的完整性,减少漏洞出现的可能性,即使出现漏洞也要能进行即时的恢复。虚拟技术是云计算可行性的保障,正是虚拟技术才使得广大的资源空间能够实现充分利用,但是虚拟技术也带来了一系列可攻陷的漏洞,因此,解决好可行性与完整性是云计算的关键问题,只有这样才能充分保障信息的安全。 

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关键词:云计算技术;出版业;运用

云计算是当前一个热门的技术名词,很多专家认为,云计算会改变互联网的技术基础,甚至会影响整个产业的格局。几年之内,云计算已从新兴技术发展成为当今的热点技术。云计算是一个产生于IT领域的概念,目前,云计算如一阵飓风席卷整个IT界,已经渗透到了各个行业当中,它已经成为下一代信息应用的发展趋势,而掌握云计算技术开发使用已经使企业在市场中占据主动。

近年来,地处西北兰州市的国内知名文化企业读者出版集团,秉成“推进数字出版、做强读者品牌”的发展目标,将最新的电子信息技术和互联网技术等科技成果应用到文化出版领域,打造包括《读者》杂志内容、云读书馆、终端在内的数字阅读全产业链,开始走从内容生产到终端阅读的数字出版的新战略,形成了以“读者电纸书”为主体,以数据加工业务和云图书馆为两翼的“一体两翼”的发展格局。

读者集团看好深圳惠州市良好的政治生态环境和优越的产业优惠政策,落户惠州建立“读者云图”。所谓云图书馆平台,就是利用云计算技术,把数字化出版的内容,通过移动终端,展现给全世界任何一个角落的“读者”。随之配合云图书馆,研发生产了的“读者”平板电脑,读者定制版智能手机,无疑也是“读者”集团引领数字化出版的潮流方向。“读者”手机,是国内首次由传统媒体介入定制智能手机领域,无论对于传统媒体,还是智能终端,这都是一种全新的开拓。在“读者“手机中,不仅将会内置30年来全部的读者杂志内容,同时也会通过云图书馆平台将版权内容和数字出版相结合,借助”读者“手机,为身处不同区域的读者,提供阅读服务。

基于传统的互联网技术和新的移动互联网技术,公司开发筹建了数字平台“读者云图书馆”项目,该项目已成为国家新闻出版总署“十二五”规划中的重大项目。

读者(惠州)数字出版基地建设读者云图书馆,成为国内首家云计算的工业化数据加工中心,搭建了大型的内容原创园区。基地总体规划用地为300亩,总投资20亿元,力争通过5年左右的努力,在基地内形成大规模的数字出版产业集群,并建立起较为成熟完整的数字内容产业链,数字出版产业年产值达到10亿元以上。预计在基地建成后,经济收益以及带动相关产业的收益将超过100亿元。

云图书馆平台内置读者杂志30年的内容。借助这个载体,普通读者可以下载《读者》创刊30年来的精华内容,同时还可以实现有声阅读。读者(惠州)数字出版基地项目融信息服务、策划创意、数字出版、数据处理于一体,集研发、孵化、创新服务于一身。按照规划设计要求,基地建成后将带动综合信息服务、策划创意与营销、研发与人才培训、多种媒体出版、数字出版结算五大板块协同发展,使网络学习、电子图书、数字会展、数字博物馆、移动阅读器、数字期刊、手机娱乐、数字视听、数字地图、数字动漫等新兴数字出版业务实现高度集中。

读者集团携手惠州市政府,建设了云计算技术的“读者云图”网络平台,实现统一内容的多层次、多平台、多媒体,为全民阅读提供更丰富的内容和更便捷的方式,真正实现“云阅读”。该平台建设,促使“读者云图”网络平台走向世界、走向未来,不断延伸自身的业务。读者云图”的建立,将推动惠州成为中国数字出版中心之一,助推读者数字出版领域转型升级。

2013年4月,读者云图”网络平台的建成开通,是读者出版集团和地方深化合作的成功典范,将对数字出版行业产生积极深远的影响,也为地方文化建设注入了新活力。实现了在线编辑、排版、审阅、出版发行及数字产品销售,既能帮助出版商快速具备数字出版能力,也可为独立作者提供出版、营销便捷环境,兼具用户阅读分享及社会化网络等新形式的互联网应用功能。

喜欢看《读者》杂志的读者朋友,随时随地查看海量期刊?今后,只要在有网络的地方,持有手机、iPad、电脑等设备,便可通过该“网络图书馆”(.cn)随时随地阅读《读者》杂志及各类书籍,还可以实现上网交友。

据悉,读者出版集团旗下的11本刊物、8个出版社的图书都将陆续放到该网络平台。另外,读者出版集团也将与国内200多家出版机构以及多家移动阅读终端厂商合作,不断丰富平台的内容,让用户真正实现“云阅读”。届时,用户除了能阅读小说、历史、艺术、生活等各类图书外,还能阅读财经、商业管理、时事评论、时尚休闲等海量期刊,以及查阅各种多媒体与专业资料。

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【关键词】云计算技术 大数据 数据处理

随着物联网、网络、移动通信等的快速发展,特别是互联网的普及使得信息传播的规模和速度呈现几何增长,人们获取信息的途径和方式开始变得异常丰富,人们事实上已经进入了“信息大爆炸”时代。与此同时信息传播的大容量、高效性和准确性也对现有的数据处理体系提出了更高要求。根据大数据摩尔定律,人类世界的数据产生量将按照每两年一倍的速率增长,预计2020年世界数据量将超过35亿GB,“大数据”时代迫在眉睫。“大数据”具有离散型、随机性、发散性、爆发性等特点。近年来,随着云技术的兴起全面革新了传统的数据技术,大容量、多样化、快速处理、信息价值性和准确性为了云技术背景下大数据处理的五大主要特征。如何利用云计算技术对大数据进行高效处理已经成为了信息技术发展亟待解决的关键问题。

1 大数据和云计算的关系

云计算技术是指利用集中式远程计算资源池,通过按需分配的方式,为终端用户提供强大而廉价的计算服务技术。云计算技术作为一种数据处理方式,其技术特点包括:一是资源池在物理上是对终端用户完全透明的;二是能够为任何行业提供规模化计算服务,其服务能力可看做是“无限”的;三是其应用部署快速便捷,服务能力和方式是可以完全按照终端客户要求定制的,具有极强的弹性伸缩能力;四是云端数据获取方便,能够资源共享,用户使用成本低廉。

云计算技术是目前最强大的数据存储、传输和处理平台,它是大数据处理的最优选择。云计算能够为大数据提供几乎“无限”的存储空间和处理能力,满足其超大容量存储和超级复杂的处理需求,也是传统存储方式无法实现的。云计算侧重数据的计算处理,而大数据需要强大数据处理能力,因而它是云计算的处理对象。此外大数据所产生的业务需求也为云计算的实现提供了更多的形式。

2 基于云计算的大数据处理技术

2.1 大数据的采集技术

目前数据采集方式主要分为集中式和分布式两大类。其中分布式的灵活性较强,而集中式的全局性较好。实际上大数据采集的对象通常包括组织内部和相互独立组织间的各类数据,而云计算恰好具有并行处理的优势,因而可采取混合式采集方式能够更加有效地完成数据采集任务。即在各个组织内部采用集中式数据采集方式,通过在组织内配置中心服务器,作为集中式数据注册机构,用于存储和共享内部的数据。在相互独立组织间,采用云计算的集群技术、虚拟化技术等在各独立组织中心服务器间采用分布式采集方式实现数据采集、组织间对接和共享。大数据结构类型包括结构化、半结构和非结构化数据,因而在应用云计算技术进行分布式采集时,可依托其超强的扩展性和容错力,将数据池内数据进行同构化,从而实现数据进行分类存储。

2.2 大数据的存储技术

由于超大体量、离散、复杂的数据特点,传统数据存储模式已经难以满足大数据存储要求。一方面单结点的数据仓库在容量上难以满足呈几何增长的数据量,在运行效率上也难以满足大数据的分析处理需求。另一方面传统数据仓库按行存储模式,虽然可以实现大容量索引和视图,但实际操作中其时间和空间过高。而云计算主要采取列式存储模式,即区分数据不同属性,不同属性列都单独存放。云计算中列式存储的优势在于在投影数据时只需查询其属性列,系统处理量和处理效率显著提升。此外按数据属性进行列式存储,数据仓库中相邻列数据的相似性更高,因而能够得到更高的数据压缩率,进一步减少存储所需空间。

2.3 大数据的挖掘技术

联机分析能够完成数据的复杂处理,得到直观结果,实现决策性分析。云计算并行模式下联机分析能够基于数据全局,建立多维分析模型对数据进行多维度分析,从而尽可能获得全面的分析结构。由此可见多维度分析是联机分析的重要特征,而云计算技术下数据仓库正好是通过多维数据组织的。

联机分析对数据的处理仅仅只是表面的,其获取的信息价值并不高,难以得到数据深层次的含义与内在关联。而数据挖掘正是在联机分析的基础上,从超大体量的数据仓库中提取数据所蕴含的隐性信息,并将这些信息用规律、概念或是模型等表现出来。基于云计算的数据挖掘主要采用分布式并行挖掘技术。与其他串行方式相比,云计算技术下并行数据挖掘能够利用机器集群拆分分布式系统中的并行任务,并将拆分后的各个任务分别交由不同的机器去处理,从而实现大规模数据处理,其时间成本也大大降低。

2.4 大数据的可视化技术

上文所述数据挖掘可实现大数据的深层次、多维度分析,获取更多有用信息。而云计算平台下可视化技术则能够将上述信息具体化,从而使数据及其有关结构的相关信息能够更直观地表现出来,更容易被发觉和理解。可视化技术是指在存储空间中,将数据库及其中数据以图像(图形)的形式表示出来,并在其中再采用其他的分析手段获取图像中所蕴含的未知信息。而原有的数据处理仅仅只能够从数据本身入手,分析和观察数据中的内在信息。云计算下的可视化技术不但能够实现非空间数据的多维度图像显示,而且能够实现检索过程的直观图形显示,从而帮助人们更好地挖掘和理解信息,信息检索效率也大大提升。

3 结语

在数据爆炸时代,云计算的出现为大数据的存储和处理提供了可能,也为数据处理系统的功能扩展提供了重要保障。以往的数据管理将收集和存储作为重点,而在云计算模式下,大数据管理将更多地侧重数据分析、挖掘及管理模式的创新。目前数据采集和统计技术已经较为成熟,利用云计算进一步丰富大数据的存储和处理方式,实现更高层次的数据挖掘和可视化将是今后需要解决的问题之一。

参考文献

[1]孟小峰,慈祥.大数据管理:概念,技术与挑战[J].计算机研究与发展,2013,50(1):146+169.

[2]吴雪琴,基于云计算的大数据信息检索技术研究[J].电脑知识与技术,2014,10(10):38-41.

[3]迪莉娅.基于云计算的电子政务大数据管理研究[J].信息管理与信息学,2013(12):50-51.

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关键词:云计算;分布存储技术;数据

中图分类号:TP333

随着信息技术的飞速发展,社会和科学也已不可估量的速度飞速行进着,与此同时,在各行各业中不断推进和广泛应用的信息化向信息技术发出了更新一轮的巨大挑战,对信息技术向前发展起到了促进作用。云计算随着存储、通信技术以及计算等的发展而出现并得以广泛应用,使得用户能够更便捷、适时地访问云服务提供商提供的信息资源,整体来说,云计算同时具备着高可靠性、虚拟化、超大规模、价格低廉等特性,极大程度上满足了海量数据存储要求。在这一环境下的分布存储技术作为云计算的基础,虽然功能强大,然而从当前形势看来,它面临着巨大的挑战,因此需要不断地做出分析和研究。

1 云计算技术

云计算是一种为了能够更好地满足相当数量的数据信息的计算以及存储等相关服务,同时跟随当下形势呈现出非常流行趋势的通信技术而产生的新型的、能够为各行各业进行分享基本数据资源的一种计算模型。云计算服务提供商基本上是不参与相关流程的,云计算机能够保证用户实现随时、便捷且放百度呢存储服务、访问网络服务、计算服务等一系列资源。源头上看来,云计算服务提供商是将庞大的数据节点以及相关网络设备进行科学有效的有机结合,继而就可以形成一个或者是一些具与一定规模的数据中心,进而由这一数据中心向有所需的用户提供到他们需要的服务,最大程度上满足了用户的使用要求。

关于云计算这一方面做出的相关研究表明,云计算具有最为显著的属性包括高稳定性、可扩展性以及规模超大灯,因此就可以在相应的环境下很好地实现庞大数据信息的存储操作,存储的位置多为不同数据中心的不同节点之上,即存储在这些节点之上的数据信息都是透明的、共享的,因此一旦用户有哪一方面的需求,只需通过云计算服务提供商提供出的数据访问接口就可以满足自己需求,获取到其中心内部存储的数据信息。然而当前看来,基于云计算环境的分布存储技术显然也是遇到了一些巨大的挑战,云计算数据中心的数据量、数据信息的规模是非常可观的,无疑会为数据中心的相关有效成本费用、容错性以及可扩展性等方面带来挑战,需要我们不断地做出分析研究。

2 云计算环境下的分布存储技术

2.1 可扩展性研究

经济发展迅速的今天,在各行各业都会应用到数据信息处理技术以及计算机技术、通信技术等对相关数据做出一定的有效处理,当下看来,海量信息显然单靠计算机无法满足其处理操作,类似存储、计算等,这一背景下,基于云计算环境的分布存储技术研究应运而生,首先研究其可扩展性。研究之前先分析传统的数据存储计算,其通过冗余的磁盘实现相关要求,那种采取与流行时进行提高数据存储可扩展性的方式虽然确实实用了一定时间,它在一定程度上实现满足了数据的存储空间,只是基于云计算之中的庞大的海量的数据节点,其存储的数据规模以及相关数据中心的规模仍然处在不断扩大的趋势之上,不断增长的需求存储容量显然不能由磁盘预留方式来实现了。因此,云计算环境下的分布存储技术又到达了一个致高点。云服务提供商的数据中心不可能采取冗余磁盘预留的方式来扩展存储空间,并且它也不可能在建立之初将所有的操作都完完全全规划好,譬如说谷歌当前看来,已经在全球的数据中心就有36个,并且每一个数据中西所包含的计算机节点达到了数百万个;再譬如微软的数据中心,对外宣称其将会在全球建设多余二十个数据中心,同时在九月份已经在芝加哥形成了全球最大的模块化数据中心,其中包含了二百二十多个集装箱,同时每一个集装箱中机器数都在两千作用,其服务器还会以十四个月为周期进行成倍增长,赶超摩尔定律增长速度,因此,基于数据中心的网络可扩展性进行研究意义十分重大,以期能够适应当下不断增长、扩展的应用需求。

2.2 容错性研究

云计算提供商仅仅依靠传统的提高容错性的方法进行操作显然满足不了当下的需求,这是因为传统的容错性提高办法是经由高性能的服务器、RAID技术或者是专用的存储设备来进行相关操作,完成这一内容的成本十分高昂,根本无法满足现今云计算提供商的要求,除上述之外云计算之中庞大的节点以及数据规模注定了极高的失效概率。在云计算这一大环境下,操作失效非常常见。譬如在谷歌公司中,就曾在零六年做出过一份报告,即在云计算环境的分布存储技术的数据中心内部,平均每一个Map Reduce作业的运行过程之中就包含了五个失效的节点;每一个拥有着四千个节点金星运行的Map Reduce作业的相关数据中心中,几乎平均六个小时中就有一个小时的磁盘失效时间,这无疑会给云服务的提供商和资源应用者带来不同程度的麻烦和损失。除了上述之外,还有很多情形下会造成失效的结果。总而言之,云计算环境下分布存储的频频失效必将带来不同程度上的损失,其程度不可估量,因此当下而言,容错成为云计算环境之下分布存储所面临的一项巨大挑战,同时其亟待解决。关于云计算环境下的分布存储,想要更为彻底有效科学的提高其容错性,单研究节点之间的相互关联关系,以提高在屋里拓扑结构上的容错性是远远不够的,与此同时,必须同时研究在节点上存储着的数据的相关组织和管理操作,以提高数据容错性,达到最终目的。

2.3 成本控制方面

云计算环境下的数据存储技术之所以需要在成本控制方面做出一定的研究,是因为传统的分布存储所需要管理组织的节点和数据的规模都非常显,能耗相对也自然比较小,同时于企业而言,低消耗下他们是愿意通过成本输入来交换可靠性能以及效率的。然而,在云计算环境下的分布存储,其能耗是非常大的,同时为了使设备处在正常运转的状态之下,能耗还要增加很大一部分。在24*7的运行模式下,在数据中心的存储开销中非常重要的一个组成部分就是能耗。曾有研究人员作出相关研究发现,基本上每一台服务器四年的能耗与其相关硬件的成本不相上下,而且一旦能耗有所降低,在很大程度上还可以提高磁盘等一些硬件设备的运行寿命,这些都会大幅缩减整个数据中心的成本,因此就可以说,当下云计算环境下的分布存储面临的又一大挑战就是如何降低能耗进而降低成本,相继会产生的优良效果就是能源得到节约,环境得到保护。总而言之,云计算环境下的分布存储需要研究的重大内容即尽可能多角度的对设备的制冷消耗进行研究,从而期望在更大程度上降低云计算的成本费用。

3 数据中心网络构件技术

3.1 以服务器为中心

之所以会研究到数据中心网络构件技术,是因为数据中心是使得云计算得以正常运行的基础所在,通常来说,它主要的包括着两个部分,分别是软件和硬件,软件即数据中心提供出服务时所应用到的软件;硬件即数据中心的相关计算机设备以及支撑系统的一些基础设施。以服务器为中心的结构,主要即是在每一个数据中心的相关服务中都会安装网卡,且数量较大,然后运用网线把网卡和服务器进行连接,继而成为一个完整的网络整体,这样做的目的之一是增大数据中心的存储功能。以服务器为中心的结构在结构的组成以及线路的连接两个方面都比较简单,从而达到确保网络底层与服务器之间的有效数据交互,当前看来还有功能更甚强大的路由算法,然而这一结构自身也存在着一定的不足,即由于数据信息会占据相当大的服务器计算资源,就会导致存在一些链路无法实现功能,继而使得服务器的数据压力更大,服务器的计算速率自然受到一定程度的影响,成本的费用以及功能的损失两方面来说都产生了一定的消极影响。

3.2 以交换机为中心

以交换机为中心的网络构件结构其实最主要就是对于交换机的应用,交换机将每一个服务器的数据中心有效地连接,再通过交换机进行数据包转发,当然,云计算环境下的分布存储,相关的服务器负责的功能有所不同,其只是对于数据信息的存储以及处理负责。通常以交换机为中心的网络构件被交换机分成了三层,最为主要的分别是核心层、边缘层以及聚合层。云计算环境下的数据中心中,经由交换机作为中心的网络构件结构具有的优点有操作简便,稳定高效,同时还可以通过交换机的应用实现一些扩展功能,然而,这一结构也存在着一些难以避免的缺陷,比如由于交换机的使用,导致整个数据中心的操作具有不够良好的灵活性、较低的服务器利用效率以及交换机资源的浪费等,通常而言,这一结构在传统的数据中心网络构件中应用较多。

3.3 混合模式

混合模式顾名思义就是将上述两种数据中心网络结构进行有机的结合,进而形成一种功能上更加强大,实现互补的新型结构。在混合模式的结构中,主要是将交换机作为将服务器进行连接的节点,同时配合安装在服务器中的多个网卡,除此之外,混合模式的网络结构中实现了特定场景下的网络结构,它综合上述两种结构的优势,因此比其更加的灵活自由,同等性能的条件下,对于数据中心的成本而言有一定的降低功能。

4 结束语

总而言之,云计算中庞大的数据节点以及相关的网络设备进行有效的有机结合,进而就形成了一个或者是一些较为大规模的数据中心点,从而达到向用户提供一些基本性质的服务,使得客户的使用需求得到满足。总而言之,云计算环境下的分布存储技术使得庞大的数据信息得以存储,存储位置即为数据中心内部中的众多节点中的不同节点之上,更为甚者会存储到在不同数据中心的不同节点上。整体来说,基于云计算环境的分布存储技术它所研究的主要内容即上述内容,如何实现有效地组织和管理在数据中心中进行存储的大量数据信息。

参考文献:

[1]陈全,邓倩妮.云计算及其关键技术[J].计算机应用,2009(09):56-57.

[2]张莉.浅谈云计算技术国内发展现状[J].计算机光盘软件与应用,2012(23):78-79.

[3]崇阳.基于云计算下的分布存储关键技术研究[J].计算机光盘软件与应用,2012(23):32-33.

篇6

云计算作为IT产业的革命性发展趋势已经不可逆转,并逐步成为一个领域、一个产业、一个城市甚至一个国家的基础设施之一,规模宏大、市场前景广阔,对于电子政务、医疗信息化、教育信息化、移动互联网、物联网以及智慧城市,云计算将是其实现的最基本的前提。

而未来,其对全社会各行业、各部门将加速渗透和扩张,改变传统的产销模式,带来创新商业模式,直接影响冲击传统产业的发展。而其中与更普遍用户最息息相关的,莫过于医疗行业。资料显示,由于生活节奏加快、工作压力增大、不良生活习惯等原因,全球约有75%的人处于亚健康状态,并且亚健康人群数量正在持续增长。此外,高血压、心血管疾病、糖尿病等慢性病已经成为威胁人类健康的头号杀手。2011年,中国85%的死亡人口均死于慢性病,是发达国家的4倍以上。不仅如此,中国老年人数量已超过1.85亿,占全国人口数量的12.8%,是全世界唯一一个老年人口过亿的国家。随着亚健康、慢性病和人口老龄化等问题日益加剧,政府及个人医疗费用持续快速增长,医疗健康问题已经成为复杂的挑战。

打破医院信息孤岛

东软集团董事长刘积仁认为,医疗健康问题是一个全球幽的热点问题,正在引起政府、社会和个人的广泛关注。社会各界正在面临着医疗费用持续上升、慢性病、亚健康人群快速增加且呈现年轻化的趋势、老龄化社会的来临等一系列的挑战,而对于解决这些问题的有效办法和专业化的健康管理产品与服务充满着期待。而随着云计算、物联网、互联网、传感器技术的发展,通过商业模式创新构造“健康云”服务平台,使老百姓无时无刻、无处不在地享受优质的医疗资源和健康管理服务成为可能。

当然,医疗业的科技革命比其他行业似乎更为复杂,医院的特殊性带来资源互通的困难、对IT系统安全性的高度要求、病人隐私问题、等等,使得云计算在这个领域的进展遇到不小的阻力。

北京大学第一医院信息中心主任马靖翔之前接受媒体采访时曾透露,虽然云计算作为热点已经谈了两三年,但很多医院对这个技术主要还是在观望。云计算从宏观到微观来看,进入医院的业务网的话,第一条的要求就是稳定,再就是安全。所以虽然医院都知道云计算的一些优点,但考虑到业务网的连续性,都很谨慎。比如像虚拟存储,这也是“云”的一种方式,它可以最大限度的扩充服务器的容量,但是业务平台已经在先了,如果要对平台进行虚拟改造的话,就有可能和现有的底层软件产生冲突,那就非常危险。一旦冲突了,全院也就面临瘫痪。医院如果不能正常运转的话,这就是一个社会问题。所以,当引入一个新技术的时候,医院都非常谨慎,千万不能碰底层软件。但在医院的其它的非核心技术运用上还是可以的,比如说用OA系统上,或者是其它孤立的软件上。马靖翔表示,医院的IT架构大部分分为两个网或者三个网,主干业务网的外网从物理上是隔开的,它本身自己是个封闭的网。从云计算来说,它属于“私有云”的范畴,这样就保证了它不太容易受病毒袭击。现在大部分的医院都采用物理隔离的方法。但是随着技术不断的更新和应用,现在卫生部提出了“电子病历”、“健康档案”的提法。现在医保和卫生局都向医院要数据,而且提出数据共享,互联互通,遇到很多困难。如果互联互通,那么内网和外网就必定要连接。特别像健康档案,它是必须要与互联网相连的,安全性的问题马上就迫在眉睫了。所以,要实现这一点的话,医院要有一个统一的平台。

东软集团高级副总裁卢朝霞告诉记者,与东软合作的盛京医院为其63家联盟医院已经搭建了统一的系统平台,病人的电子病历在可以在这些联盟医院之间调用。但从整个行业的发展来说,最有效的方法,是由政府来建立一个区域为单位的公共卫生平台,以行业云的形式来实现用户的电子病历与健康档案的共享。

原因很简单,原来医院都是国家拨款的,后来医院进入市场,都是自己挣钱,那么病人就是医院的资源,如果把这些资源放开的话,这些资源就很可能流失,医院怎么办?马靖翔认为,这对于资源共享是个壁垒,要打破几乎只能靠政府的力量,而且具体的配套政策得下来,否则这事就会比较乱。当然,从大的方向来说,资源共享是趋势。首先要打破医院内部的“信息孤岛”。信息孤岛现象在目前医院信息化建设中普遍存在。各个系统不能有效的打通成了难题。建立一个统一的平台,那么一切就都好办了。所有的“孤岛”都可以和平台建立接口,每个孤岛里的信息都可以连接到平台上,到统一的数据库里,问题就可以迎刃而解。所以,如果真的是实现医院之间互联互通的话,首先是要建立一个医院的统一的平台,很多老牌三甲医院都存在这样的问题。如果没有一个统一的平台,就不能和外界互联互通。而且这个平台越新医院信息化就越容易建立,越是老医院牵涉的流程就越多,也就越复杂。

医疗云应用兴起

包括上文中所提到,目前医疗信息化建设正面临一系列困境:信息孤岛现象严重,资源利用率低,医院管理者很难全面掌控医院业务;区域信息系统建设缺乏整体规划,存在机构众多、业务差异性大、医疗管理难度大等难题。而随着临床信息共享,医保实时结算等医院业务的发展,医院的异地容灾迫在眉睫。医院信息系统的安全性直接关系到医院医疗工作的正常运行,一旦网络瘫痪或数据丢失,将会给医院和病人带来巨大的灾难和难以弥补的损失。

医院数字化建设是一个庞大而复杂的系统工程,其整体系统由上百个业务子系统组建而成,而这些系统间又有频繁的数据交换和业务联动,医院数据、信息中心系统的建设和部署是整个数字化医院系统建设的核心和基础,其架构设计是一项复杂的工作。医疗机构也在努力寻找解决方案提升用户体验,降低成本,推动医疗信息化发展。

很多国内外IT企业都已经针对医疗信息化提出了自己的云计算解决方案。如IBM数字化医院集成平台解决方案、华为区域医疗解决方案、金蝶医疗hBOS云平台、惠普移动医疗解决方案、富士通HOPE DrABLE解决方案等。

IBM数字化医院集成平台解决方案包括IBM HIS(医院信息系统)业务连续性方案、IBM PACS(医学影像存档与通信系统)信息生命周期管理、数字化医院基础架构解决方案、医院集中存储与灾备解决方案等,该方案力求在保护医院已有IT系统投资的基础上,建立一个符合SOA设计理念的,可扩展的IT基础架构。最终为医院集团内部、多机构、多业务系统的接入提供底层支撑,建立面向临床面向科研面向集团化管理的信息技术平台,实现临床科研一体化以及医疗信息集成和共享交换,促进医院内部信息流的通畅。

在整体设计中,整个医院IT平台分为三个平台系统进行建设,包括生产平台、集成平台、协作医院。系统设计的关键在于建立一个跨平台的医疗信息集成平台,规范临床信息模型及信息共享接口标准,规范系统集成的信息交换标准及其相应的接口规范标准,以适应未来的集成要求。通过创建企业级的信息架构,确保信息随时访问,实现安全的访问和共享,并遵从各种法规监管,通过优化的服务管理提升医护服务质量。在智慧、灵活的动态架构的基础上,发挥IBM Power架构系统优势,以及System Storage完整的磁盘阵列、虚拟磁带库、磁带库和SAN、NAS的稳定存储和数据分级管理的优势,通过医疗系统信息化支持就诊服务的高可持续、病历共享和影像存储。

华为区域医疗解决方案是以云数据中心为基础平台,深建立以居民健康档案为核心的区域卫生信息化综合方案。方案包含了区域医疗和医院信息系统两个方面。其中社区医疗业务基于区域四大平台,包括居民健康档案、健康教育、预防接种、传染病防治、儿童保健、孕产妇保健、老年人保健、慢性病管理、重性精神疾病患者管理等9类国家基本公共卫生服务项目内容。在医院信息系统方面,区域医疗方案提供临床信息系统,运营管理,影像系统和实验室系统四个部分,多种应用子系统。

金蝶医疗hBOS云平台则立足于满足区域卫生信息平台、数字化医院、居民健康等及服务和管理需求,通过安全、便捷和丰富的云服务,服务居民健康管理,服务医疗机构运营与管控,服务政府主管单位的医疗服务监管。

惠普移动医疗解决方案提供了商用台式一体机和惠普医疗推车的解决方案,用于医生、护士移动查房的应用。一体机可支持联网搭建多方视频会议,最大程度的为医生和患者争取时间,提高救治效率。而惠普医疗推车通过无线网络保持与整个信息系统网络实时连接,将患者信息从护士诊疗室带到病床旁;同时,护士还可将现场观察的数据直接输入工作站,提高护理记录的准确性,降低工作量。

服务个人健康管理是趋势

实际上,一个云计算搭建起的智慧医疗体系可以建立协同的合作伙伴关系以提供更好的医疗保健服务,并有效地预测和预防疾病,同时,还能激励每个人作出更明智的选择。这种智慧体系的一大特征是,将让更多人注重个人健康的日常管理,通过多种渠道自动获取和交换信息,从而主动地管理并提供预防性和治疗性的医疗服务。

目前,中国医疗卫生主管部门已经加大对我国卫生事业和国民健康问题的重视程度,并采取了系列措施。2012年8月,我国卫生部的《健康中国2020战略研究报告》明确提出履行政府职责,加大健康投入,依靠科技发展健康产业,揭止、扭转和减少慢性病的蔓延和健康危害等发展目标。卫生部部长陈竺在2012年夏季达沃斯论坛上表示,健康是经济发展的主要目标,也是经济发展的重要保障。建立人人享有基本医疗卫生服务的制度,是政府的责任。到2020年,中国要实现‘人人享有健康’的发展目标。

云计算能让相关设备从远程操控一些无线近身网络,来侦测我们日常的身体状况,这些健康数据医院能够集中保存,数据长期积累之后为医院提供重要分析参考:把健康信息、体检信息收集起来,通过技术软件分析和一对一的健康服务,能够在对这些数据有判断之后,早早地告诉用户的可能的健康趋势。发现你要做预防治疗。如对高血糖、高血压、高血脂的管理,这也是我国民间常见的高发病。

因而,除了预防疾病,未来医疗业能够做得更多的促进健康,这不是说到了用户快生病的时候才提醒,而是通过对健康数据的分析提前掌握身体状况的趋势,并且提供运动的改善计划、提供食物改善计划。这尤其适合对用户慢性病的管理,去医院一次看不好,打针吃药也不行,慢性病本身需要有一个中长期改进计划。

在健康管理方面,东软集团是国内投入较早和投资较大的IT企业。其开发的“数字化健康服务平台”,是一个覆盖城乡居民、实时动态、互动优化的医疗健康管理与服务系统。利用这个平台,可以实现居民健康数据的实时采集与上传,居民和健康顾问可以通过健康服务网站随时查询健康信息。同时,运用IT和网络技术,为用户构建基于IT的“医疗联盟”,通过这个联盟,可以实现中心医院和基层医疗机构之间的双向挂号和转诊,方便患者就医、降低就医成本。

东软和唐山市合作,建立了统一的数据中心和居民健康档案,为全市居民提供健康管理与服务。通过信息平台,建立起统一的数字化集成平台、统一的医疗专网、统一的数据中心、统一的居民电子健康档案、统一的居民健康卡。实现全市居民全覆盖,医疗机构全覆盖,卫生行部门全覆盖,行区划全覆盖,总之,构成了一个数字化、全覆盖的医疗健康服务网络。

东软集团子公司东软熙康与盛京医院合作成立的熙康健康管理中心,则通过整合优质医疗资源,利用云计算、物联网、移动互联网及传感器等先进的技术打造的专业化的健康管理服务机构,为居民提供全生命周期、无处不在的健康管理产品与服务。包括健康体检、健康风险评估、运动康复、膳食指导、健康教育与健康促进、远程医疗会诊服务以及绿色就医等专业化、个性化的健康管理与专属医疗保障服务。即消费者在盛京熙康健康管理中心进行健康检查后,其个人健康数据将上传至熙康云平台进行健康数据分析和健康风险评估,从而有针对性地提供个性化、定制的健康干预促进服务,并实时进行远程健康监护,形成全日制、全方位、全生命周期的健康管理服务模式。

东软集团高级副总裁卢朝霞告诉记者,东软和宝马等一些企业的合作形式,则是根据员工在盛京医院的体检信息和日常的健康数据,结合餐饮和当地的疾病趋势,结合个人的身体状况,为他们提供健康管理方案和更多的提醒、改善。

针对个人,东软推出了腕表这款自主健康管理工具平台,腕表首先是运动设备信息采集器,收集积累用户长期的个人运动和健康数据,这些数据上传到云端后,经过处理分析后为用户提供运动指导、营养管理,把医疗、饮食、运动和IT设备、移动设备整合起来。

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随着现代网络信息技术的不断发展,网络逐渐成为大学生校园生活的一个重要组成部分。云计算概念引入中国后对教育领域产生了重要而深远的影响。利用“云计算”技术弹、资源池化、按需服务、实时性强等特点,构建全国高校网络社区团支部云服务平台既能满足当代大学生个性发展的需要,又能使各级团组织形成相互捆绑、信息共享、各具特色、优势互补的网络体系。可见,信息化背景下,基于云计算的网络社区团支部建设将为高校思想政治教育搭建新的平台,为各级团组织凝聚和引领青年提供新的思路。

一、云计算的概念及其在高等教育领域中的应用

云计算(Cloud Computing)是分布式处理、并行处理和网格计算的发展,是一种新兴的商业服务模式。它将数据存储于云上、软件和服务置于云中、构筑于各种标准和协议之上,随时随地可以通过各种设备获得。云计算所具有的海量数据存储、强大计算能力、高可用性、资源共享等优势,是推进高等教育信息化建设的一种理想选择。

近几年,云计算技术在高等教育领域中的应用越来越广泛,它将高等教育所需要的一切软硬件计算资源虚拟化,向师生、教育管理部门、相关团体提供以租用资源为形式的计算服务,用户能够在任何时间、地点自由地获取所需信息,形成个人网络环境。由此可见,将云计算技术的应用延伸到高校网络社区团支部建设,通过云计算平台建立网络团支部,在网上过团组织生活,讨论团组织工作,开展志愿服务活动,选举团支部书记,能够使团组织网络覆盖全体青年,与各类青年学子牵上线、搭上话、交上心,更好地为大学生成长成才服务。

二、云计算应用于高校网络社区团支部建设的优势

1.增强高校网络社区团支部的互动性、开放性和共享性

在云计算模式中,“云端”的服务器群所具有的良好容错性、强大的计算能力和几乎无限的带宽,保证了信息数据的安全和高并发性,用户的请求可迅速得到响应。因此,基于云计算的高校网络社区团支部可以成为全国高校师生提供服务的SNS交流网站,大大提高了用户之间的交流效率,搭建了一个功能丰富、信息充足的用户交流互动平台。用户可以在各种终端之间迅速同步获取数据,并具备站内外资源分享功能,体现了良好的开放性、共享性。

2.促进信息资源的共享和共建

目前,全国校级以上的各级团组织都拥有自己的服务器,用于组织建设、新闻、日常工作等。但各地建设的资源库资源分布不均、共享程度低、缺乏相互协作。云计算使用的是集中存储方式,将所有数据存储在规模庞大的数据中心,形成资源池,由专业的团队负责数据的管理和安全工作,能满足资源库规模逐步地扩大和数据安全的要求。此外,云计算扩展性非常强,多个学校团组织将现有的信息资源共同加入到一个“云”中,将原来仅仅为本校、本地服务的优质信息资源拓展成为更多组织和师生提供服务的“云”资源,实现了真正意义上的资源共享,为网络共青团组织体系的构建提供了有力保障。

3.实现按需服务,构建云服务“生态系统”

高校网络社区团支部云计算服务平台可以为用户提供各种适合用户需求的应用服务,如资料共享、文化展示、互动交流等。这些服务需要各类软件环境的支持,高校网络社区团支部云计算服务平台可以为服务供给者和服务需求者提供一个服务交换的市场,服务供给者在平台上部署并提供服务,服务需求者在平台上购买并使用服务,形成一个云服务“生态系统”。

三、高校网络社区团支部的云计算服务平台结构

云计算时代的到来,为高校网络社区团支部的管理和建设提供了新的思路。构建云计算数据交换及共享平台要依据SaaS(Software-as-a-service)软件即服务的概念,以SOA架构设计为理念,采用传统的数据同步方式进行业务系统集成。根据云基础设施体系结构模型与高校网络社区团支部建设特点,将该平台分为物理资源层、虚拟服务器层、基础管理层、中间件服务层、应用程序层和服务层六个层次,如图1所示。

图1

四、基于云计算技术的网络社区团支部建设模式

由于开发云计算服务平台需要一定的基础投资、网络规模和资源协调,目前我国高校网络社区团支部建设主要是依靠人人网、腾讯QQ、新浪微博等大型公司,然而这些平台大多应用于商业目的,如果直接采用现有的云计算方案,固然短期成本低,实施简单,但随之而来的是自主性、安全与信任、政策问题。将各高校网络社区团支部的资源直接依赖于现有公司存储在云端是不安全的,一旦受到各种因素影响而出现问题,将会导致不可预测的后果。因此,高校共青团只有组建自己的云计算服务平台,同时进行自主创新才能从根本上保证云安全,提供共青团内自己的云服务。

1.建立政府参与下的公司管理模式

建立全国高校网络社区团支部的云服务平台必须依靠政府的支持。政府作为投资主体,能够采用多种筹资渠道,注入资金以保障高校网络社区团支部云计算核心服务器的建立、运行与维护。可以让高校和科研院所统筹规划云计算服务平台建设,选择专业技术团队搭建云计算平台,提供规范化、标准化的云服务。

2.成立教育部门协调下的分层管理模式

建设高校网络社区团支部云计算服务平台除了赢得政府的支持外,还要成立一个在国家教育部门协调下的“云计算服务组织”,采用“政府核心服务器――省市级信息资源模块共享――校级特色资源组件共建”的三级管理模式,如图2所示。在全国范围内搭建若干个云计算服务中心,每个中心承担一个区域的云计算服务,可以在高校共青团现有IT基础设施的基础上协同构建,逐步将当前信息化基础设施及应用移植到地区云计算平台。成立地区云计算服务平台管理中心,组织中心进行总体规划、制订标准规范、协调地区管理机构、与云计算技术厂商以及应用服务提供商建立协作关系。

图2

3.倡导高校混合云建设模式,形成高校间公用云平台

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2011年初,以国家数字出版基地落户天津空港为契机,中启创集团凭借在IT及移动互联网方面的综合实力,与天津滨海新区空港经济区管委会签署了IDC云计算数据中心合作协议,建设并运营全国最大的数字出版云计算中心。天津启云科技有限公司是天津国家数字出版基地云计算中心的法定经营主体,专注基于IDC的IaaS基础服务和SaaS软件运营服务,并通过云计算的方式,为企业提供低成本、高性能的一站式信息化服务。2011年6月,天津国家数字出版基地云计算中心推出了SmartCloud(智慧云)商用云计算服务平台。用户通过基于Web界面的自服务平台,只需几分钟就能以较低的成本获取所需的IT基础设施服务,并可以根据需求随时调整。更重要的是,SmartCloud实现了按需付费,计费周期精确到小时。SmartCloud可为电子政务、数字出版企业和大中型企业提供云计算解决方案。

天津国家数字出版基地云计算中心是国内最大的数字出版云平台,它为数字出版产业提供了信息化业务支撑云平台,从而推动了数字出版产业的发展。云计算给数字出版业带来的好处主要体现在以下几方面。

1.云计算应用有利于数字出版企业实现信息资源整合

信息收集、处理、存储和共享是数字出版业发展的关键环节。数字出版业要想做到规模化经营,就必须具备对数字信息的快速处理能力。云系统拥有的存储能力和虚拟化技术可以满足数字出版业的上述需求。

2.云计算应用能增强数字出版企业的按需出版服务能力

云计算的另一个优势是易伸缩性,即云系统可根据消费者需求自由地调整规模,以满足不同层次和规模的消费者的需求。这对于以按需出版为重要特征的数字出版企业来说无疑具有极大的吸引力。数字出版企业采用具有伸缩性的云计算技术,可有效解决规模经济效益和按需出版服务之间的矛盾。

3.云计算能有效降低数字出版的成本

云计算能有效降低数字出版的成本,主要表现在以下三方面:第一,云计算技术有特殊的容错措施,构成的云节点成本廉价,而且云的自动化集中式管理方式使得企业不必负担高昂的数据中心管理成本;第二,云计算可以通过实现数字资源格式和设备的标准化来降低经营成本;第三,云计算技术在数字出版业的应用可以减少出版企业在软件上的投资,减少数字动漫制作在操作系统、内容数据库维护、软件版本升级等方面的成本。

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一、计算机基础教学应用多媒体教学的优劣势

(一)计算机基础教学应用多媒体教学的优势

1、增加课堂的趣味性,调动学生学习的积极性。在计算机基础教学中,采用多媒体教学可活跃课堂气氛,构建良好的学习氛围,增加了课堂知识的趣味性和启迪性。其改善了传统枯燥无味的教学方式,激发学生的想象思维,积极参与到教学环节。在此过程中,落实了学生为主体、教师起到引导作用的教学原则。比如,在教学Flash动画制作相关内容时,教师便可利用多媒体以动画片的形式将案例呈现给学生,学生的兴趣被大大激发,想要自2018第10期下(总第282期)己独立完成Flash动画的设计和制作。引导学生占据教学的主体地位,变被动学习为主动学习。2、丰富课堂内容,提升教学效率。多媒体教学的最大特点便是趣味性,利用其开展计算机基础教学,更加充实了课堂内容。比如,在讲解Word、Excel等知识时,利用课件丰富教学内容。传统对Word、Excel的教学,需要教师将界面画在黑板上,耗费的时间较长,进而影响教学效率。采用多媒体技术教学则可有效避免这一问题,不仅提高了教学效率,同时教学效果也更为显著。3、解决教学重难点,提高教学水平。传统的教学方式很难解决难点问题,光凭教师口述讲解,学生无法了解其中的真正意思,存在理解偏差,教学效果并不理想。采用多媒体教学则可将较为抽象的计算机知识变得形象化、具体化,更易于学生理解。多媒体中融合了语言和视频,更具直观性。为学生播放后,其可自然明白其中道理,取得良好的治疗效果。

(二)计算机基础教学应用多媒体教学的劣势

1、忽略了课本内容。教师在开展多媒体教学时,单方面侧重于课件的内容、文字和声音等,在实际教学过程中,学生过度重视课件内容,没有与课程相结合。学生是课堂的主体,教师应充分发挥自身引导作用,如教师只重视多媒体课件,而忽视了课本价值,将不利于教学质量提升。2、课件制作缺乏针对性。教师制作的多媒体课件包含了诸多内容,未区分出教学的重难点。在制作时,将计算机的各类知识点都融入课件中,在教学时知识“照件宣读”,没有突出重难点。此外,过度使用多媒体。多媒体的应用主要是为了激发学生学习兴趣,简化重难点。如过度应用,学生将会对多媒体产生依赖性,不利于培养其拓展思维,久而久之也会对多媒体失去新鲜感,起不到实际作用。3、课件插入的动画、图片过多。多媒体利用图画和声音吸引学生,但是如插入的动画和图片过多将会喧宾夺主,学生的注意力全部放在动画、声音上,没有深入思考,反而不利于学生学习。

二、计算机基础教学合理应用多媒体技术的策略

多媒体教学既有一定教学优势,也存在一些弊端,对此在计算机基础教学中还应设法使多媒体技术发挥教学优势,切实提高计算机基础教学质量。且在应用的过程中避免受其弊端影响,保证应用的合理性。

(一)明确学习目标,注重师生互动

多媒体信息教学具有较大的信息量,且教学手段更为丰富,可极大的激发学生学习兴趣。但是在此过程中学生容易找不到学习重点,过于关注多媒体的动画设计,而忽视了课本内容。对此,教师在设计多媒体课件时,首先应结合教学内容,明确学习目标,在将学生放到主体地位的同时,注意自身引导的关键性,教学环节应与学生加强互动。比如,在教学“信息的编码”知识点时,线设定就爱学目标为:知识与技能、过程和方法、情感态度和价值观的培养。利用多媒体将学生做过的选择题标准化答卷展现出来,向学生提问:表格中包括了哪些信息?这些信息的呈现方式是什么样子的?学生进行回答,逐步引导学生进入学习当中,这样才能达到教学目标。同时还应充分考虑学生的兴趣爱好,使制作的多媒体视频切实能激发学生学习的兴趣,培养学生的创造能力,为其日后的学习奠定基础。

(二)充分利用现有网络技术,实现知识共享

当前大部分学校都已经建立了自身的网路系统,这也为计算机基础的多媒体教学提供了硬性条件。通过网络技术有利于教学资源交流共享,促使多媒体教学在计算机基础课程教学中得以广泛应用。而且利用网络技术也为师生互动提供了便利条件。比如,教师可将学习重点放到网站上,供学生浏览学习,也可设置网上问答,为学生答疑解惑,提高学习效果。此外,也可通过网络技术对优化多媒体教学考核评估体系,仅应用网络便可完成对学生学习效果的评价。

(三)保证多媒体课件的优质性

要想使多媒体技术充分发挥教学优势,就应保证课件设计的合理性。这就需要教师对图像、声音、文字和视频进行焊作业处理,会使用Flsh、Power-point、Photoshop等软件。同时注意多媒体制作并不只是将画面和声音整合而已,还应充分考虑教学内容,并结合学生的接受能力、理解能力合理制作,避免难度过大或过小降低学生学习的积极性。比如,在讲解“演示文稿”相关知识时,教师就应保证课件制作的生动、精美,以激发学生的学习兴趣,使其想要通过自身学习,制作出精美的案例;而在讲解“语言类课程”相关内容时,教师应保证制作的简洁性。总之,在实际教学时,教师需结合学生的接受能力、理解能力和兴趣点合理制作,保证多媒体教学与课程特点相符,切实起到辅助教学的作用,提高教学效果。

(四)保证多媒体课件应用的合理性

多媒体课件只是对教学起到辅助作用,而不可代替传统教学。在计算机基础教学中应合理应用,重视自身的引导作用。应用多媒体的目的主要是为了优化教学,将现代教育理论作为指导,充分结合教学内容,将多媒体教学课件合理的融入进去。在设计情境时,保证学生能够通过观看多媒体演示对相关信息了解和掌握。多媒体教学的优势有目共睹,但是应注意不可过量应用,设计的视频应短而精。教学也是一种艺术,不单是简单的将课本知识教授给学生,归根结底是培养学生的发散思维、创新思维和价值观念。教师在教学过程中应重视以情感人,将自身语言教育和多媒体教育有机结合,建立良好的师生关系,同时加深学生的认知度。一个合理的多媒体课件有助于师生交流,了解学生掌握知识的程度,根据学生了解情况,对课程进度和教学方式进行调整。

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关键词:云计算;大数据;数据容灾

中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2014)32-7574-02

1 概述

当代云计算数据中心的存储节点数量少则几十万多则上百万,在规模如此庞大的海量存储系统中,节点失效或磁盘损毁已然成为一种常态,此外,由于网络设备或者传输线路故障等原因导致的数据丢失或短时不可用现象也常有发生。如果用户或企业不能随时随地存取自己所需的数据,甚至发生数据丢失的现象,将大大影响客户满意度,甚至给企业带来巨大的经济损失,因此,必须采取有效措施及相关技术策略来保证云端数据的可靠存储。

2 云端数据中心拓扑结构

云端数据中心是大数据存储的基础平台,数据的可靠性及访问效率与网络节点的拓扑结构紧密相关。按节点功能类型的不同,可将数据中心节点的拓扑结构分成三种类型[1]:①以server(服务器)为为中央节点的星型结构;②以 switch(交换机)为中央节点的星型结构;③混合结构。三种拓扑结构的特点如下:

以server为中央节点的结构将多台server通过传输介质直接互连起来,在这种结构中,server兼任switch的角色,一方面承担数据的加工处理工作,另一方面承担分组的存储转发工作,以server为中心的结构增加了服务器之间的网络带宽,摆脱了对交换机的过度依赖,提高了吞吐量;但是server之间的链路带宽的不均衡增加了布网的复杂度。

以switch为中央节点的结构将各台server通过switch进行互连,switch和server各司其职,switch负责分组的路由转发,server负责数据的存储加工,这种结构布网简单,操作方便,可扩展性强,在现代企业数据中心应用较广泛;但以交换机为中心的结构存在底层server利用率低、switch资源浪费较为严重、网络带宽容量有限、灵活性差等缺点。

混合结构是以上两种结构的一种扩展,其设计融合了这两种结构的优点并有效避开了各自的缺陷。

3 云端数据容灾技术

容灾技术是云端大数据可靠存储的一种关键技术,良好的容灾策略不但能有效提升大数据存储系统的可靠性,还有助于提升系统的访问效率。容灾策略一般都采用冗余备份技术来实现,以确保当出现某种突发状况导致存储系统中的文件、数据、片段丢失或者严重损坏时,系统可准确而快速地访问冗余数据来维持系统的稳定运行[2]。一般来说,容灾技术按策略的不同主要分两种:①复制冗余策略;②纠删编码冗余策略。

3.1 复制冗余策略

复制冗余策略为系统中的每一个数据都建立一个或多个副本,并把若干个副本分散存储在不同的网络节点上,当遇到某个数据损毁或失效不能正常使用时,可通过访问最近的存储节点来获取与原件完全一致的副本数据[3]。基于复制的冗余策略主要关注2个方面的问题:(1)副本数量设置;(2)数据放置方法。

3.1.1副本数量设置

副本系数设置主要采取两种方式: ①静态设置副本数量,目前主流的分布式文件系统Hadoop的HDFS、谷歌的GFS都采用3副本策略,这种静态设置方法操作简单,但灵活性差;②随机动态设置副本数量,即系统根据数据的访问频率、出错概率及网络状况等动态因素随机地确定副本系数,动态地删除或添加副本,这种动态机制能大大增加存储空间的利用率,但动态计算过程增加了系统的开销;

3.1.2数据放置方法

巧妙的数据放置方法能通过提高并行访问量来提升云端大规模数据的访问效率,目前,数据放置方法一般采用顺序放置和随机放置[4]。

①顺序放置方法把数据副本按顺序分布存储在不同节点上,使得排列数目相对较少,针对系统的随机失效有一定的防护性,顺序放置方法技术简单、易于实现和维护,但在具体应用时,因失效具有很强的相关性,局部的网络故障或节点失效就有可能导致整个机架的数据不可访问。

②随机放置方法是在可放置节点中随机地选择一系列节点来存放数据副本,此方法能够降低关联对系统可靠性带来的负面影响,但在实际应用中,由于节点的存储、计算能力各不相同、数据的访问热度也不尽一致,往往达不到理想的均衡负载效果。

3.2纠删编码冗余策略

3.2.2 LDPC编码

LDPC码是从蒙特卡洛及图论演进而成的编译码技术,因其稀疏检验矩阵(少量元素是1,其余部分全是0)特性,被研究者广泛用于设计复杂度低的解码算法,LDPC码可以有效提升系统的容灾能力,但是构造不规则码字的难度也相应成倍地增加。

3.2.3阵列编码

阵列码的编译码过程只涉及基础的二进制异或运算,技术实现相对容易,而且在采用同等编译码的前提下,阵列码比RS码更能有效地提高系统的可靠性,与此同时保持其计算域不变大,阵列码技术一直是大数据可靠存储关键技术的研究热点,被广泛的应用于磁盘阵列及网格存储系统中。

3.2.4 RS编码

RS码是一种高效的纠错码,既可以纠正突发错误,又可以纠正随机错误,在通信领域中有极其广泛的应用,近年来,随着大数据存储技术的快速、多元化发展,有研究者对RS编码行了改造,并将其应用于数据存储领域以提高系统的容错性。

4 云端系统节能减耗技术

数据存储是各种云计算服务赖以施展的基础,在云计算环境下,底层数据中心节点的规模庞大,使得数据存储成本极高,主要源于添置各种网络硬件设施(大型服务器、交换机、路由器等)以及支付各种存储设备的高额电能消耗等。高涨的能耗开销不但增加了系统的运营及维护成本,更催化了大气温室效应,严重破坏了自然界的生态环境,因此,不论从服务商盈利的角度,还是从环境保护的角度出发,节能减耗技术都显得尤为必要。

当前,分布式存储系统的节能减耗技术主要集中在两个方面:①硬件节能策略,主要致力于降低存储系统中的硬件设备能耗;②软件节能策略,通过使用一些专业软件来实现系统资源的有效分配及使用。

参考文献:

[1] Popa L, Ratnasamy S, Iannaccone G,et al. A Cost Comparison of Data Center Network Architectures[Z]. 2010.

[2] 吴朱华.云计算核心技术剖析[M].北京:人民邮电出版社,2011.

[3] 郭仁东.网络数据容灾备份技术及其应用浅析[J].电脑知识与技术,2012(31).